DOI: 10.17586/2226-1494-2016-16-1-85-89


УДК546.571 (621.793.79)

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТНОГО СТЕКЛА С НАНОЧАСТИЦАМИ НАТРИЯ

Бочкарёва Е. С., Сидоров А. И.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Бочкарёва Е.С., Сидоров А.И. Моделирование чувствительного элемента датчика температуры на основе силикатного стекла с наночастицами натрия // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 1. С. 85–89.

Аннотация

Методами численного моделирования показано, что силикатные стекла с наночастицами натрия, обладающими плазмонным резонансом на длине волны 405 нм, могут быть использованы в качестве чувствительных элементов датчиков температуры. Моделирование проводилось в дипольном квазистатическом приближении с учетом дисперсии оптических констант натрия в твердой и жидкой фазах, а также с учетом температурной зависимости материальной плотности натрия в жидкой фазе. Показано, что при температуре менее 373 К стекла с наночастицами натрия могут быть использованы при создании сигнализаторов аварийных ситуаций с пороговым срабатыванием при переходе наночастиц натрия из твердого в жидкое состояние.Регистрация температуры при более высоких температурах может производиться либо по спектральному сдвигу плазмонной полосы поглощения наночастиц натрия, либо по изменению амплитуды этой полосы. Расчет показал, что температурная чувствительность спектрального положения плазмонной полосы поглощения наночастиц натрия в стекле составляет 0,017 нм/К для температурного интервала 373–973 К, а температурная чувствительность изменения  амплитуды плазмонной полосы поглощения составляет 0,3 %/К.


Ключевые слова: моделирование тепловых процессов в стеклах с наночастицами, датчик температуры, наночастица натрия, плазмонный резонанс в наночастицах

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ при выполнении научно-исследовательской работы в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности по заданию №11.1227.2014/K.

Список литературы

1. Волоконно-оптические датчики / Под ред. Э. Удда. М.: Техносфера. 2008. 520 с.
2. Агафонова Д.С., Колобкова Е.В., Сидоров А.И. Температурные зависимости интенсивности люми-несценции оптических волокон из оксифторидного стекла с квантовыми точками CdS и CdSxSe1-x // ПЖТФ. 2013. Т. 39. № 14. С. 8–15.
3. Nikonorov N.V., Sidorov A.I., Tsekhomsky V.A., Nashchekin A.V., Usov O.A., Podsvirov O.A., Poplevkin S.V. Electron-beam modification of the near-surface layers of photosensitive glasses // Technical Physics Letters. 2009. V. 35. N 4. P. 309–311. doi: 10.1134/S1063785009040063
4. Vostokov A.V., Ignat'ev A.I., Nikonorov N.V., Podsvirov O.A., Sidorov A.I., Nashchekin A.V., Sokolov R.V., Usov O.A., Tsekhomskii V.A. Effect of electron irradiation on the formation of silver nanoclusters in photothermorefractive glasses // Technical Physics Letters. 2009. V. 35. N 9. P. 812–814. doi: 10.1134/S1063785009090089
5. Usov O.A., Sidorov A.I., Nashchekin A.V., Podsvirov O.A., Kurbatova N.V., Tsekhomsky V.A., Vostokov A.V. SPR of Ag nanoparticles in a photothermochromic glasses // Proc. SPIE. 2009. V. 7394. P. 73942J-1-6. doi: 10.1117/12.825988
6. Podsvirov O.A., Ignatiev A.I., Nashchekin A.V., Nikonorov N.V., Sidorov A.I., Tsekhomsky V.A., Usov O.A., Vostokov A.V. Modification of Ag containing photo-thermorefractive glasses induced by electron-beam irradiation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B. 2010. V. 268. N 19. P. 3103–3106. doi: 10.1016/j.nimb.2010.05.061
7. Podsvirov O.A., Sidorov A.I., Tsekhomskii V.A., Vostokov A.V. Formation of copper nanocrystals in photo-chromic glasses under electron irradiation and heat treatment // Physics of Solid State. 2010. V. 52. N 9. P. 1906–1909. doi: 10.1134/S1063783410090192
8. Ignat'ev A.I., Nashchekin A.V., Nevedomskii V.M., Podsvirov O.A., Sidorov A.I., Solov'ev A.P., Usov O.A. Formation of silver nanoparticles in photothermorefractive glasses during electron irradiation // Technical Physics. 2011. V. 56. N 5. P. 662–667. doi: 10.1134/S1063784211050148
9. Bochkareva E.S., Nikonorov N.V., Podsvirov O.A., Prosnikov M.A., Sidorov A.I. The formation of sodium nanoparticles in alkali-silicate glass under the action of the electron beam and thermal treatments // Plasmonics. 2016. V. 11. N 1. Р. 241–246. doi: 10.1007/s11468-015-0046-8)
10. Климов В.В. Наноплазмоника. М.: Физматлит, 2009. 480 с.
11. Bohren C.F., Huffman D.R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles. NY: John Wiley & Sons, 1983. 570 p.
12. Kriebig U., Vollmer M. Optical Properties of Metal Clusters. Berlin: Springer-Verlag, 1995. 535 p. doi: 10.1007/978-3-662-09109-8
13. Inagaki T., Arakawa E.T., Birkhoff R.D., Williams M.W. Optical properties of liquid Na between 0.6 and 3.8 eV // Physical Review B. 1976. V. 13. N 12. P. 5610–5612. doi: 10.1103/PhysRevB.13.5610
14. Золотарев В.М., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. Л.: Химия, 1984. 216 с.
15. Zhang Z.Y, Grattan K.T.V., Palmer A.W., Meggitt B.T., Sun T. Fluorescence decay-time characteristics of erbium-doped optical fiber at elevated temperatures // Review of Scientific Instruments. 1997. V. 68. N 7. P. 2764–2766. doi: 10.1063/1.1148192
16. Zhang Z.Y., Grattan T.V., Palmer A.W., Meggitt B.T. Potential for temperature sensor applications of highly neodymium-doped crystals and fiber at up to approximately 1000 °C // Rev. of Sci. Instr. 1997. V. 68. P. 2759–2763.
 

Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика